книги из ГПНТБ / Петров И.В. Ремонт строительных машин и механизмов учеб. пособие

И-В.ПЕТРОВ, А.В.ЗЛАТОПОЛЬСКИЙ, М.Д.ГИЛУЛА

РЕМОНТ

СТРОИТЕЛЬНЫХ

МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

\

И. В. ПЕТРОВ,

А. В. ЗЛАТОПОЛЬСКИЙ

М. Д. ГИЛУЛА

РЕМОНТ

СТРОИТЕЛЬНЫХ

МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

О д об ре н о У чены м советом Государственного ко м ите ­

МОСКВА, ВЫСШАЯ ШКОЛА 1974

6С6.08

ПЗО

Петров И. В., Златопольский А. В., Гилула М. Д.

ПЗО Ремонт строительных машин и механизмов. Учеб, по­ собие для проф.-техн. училищ и подгот. рабочих на про­ изводстве. М., «Высш. школа», 1974.

272 с. с ил.

В книге рассмотрена технология ремонта и технического обслуживания строительных машин и механизмов, методы их сборки, испытания и обкатки, приведены особенности ремонта типовых деталей строительных машин, осве­ щены вопросы изнашивания и повышения срока службы машин.

Учебное пособий содержит сведения о ремонтных предприятиях, органи­ зации и экономике ремонтного производства, охране труда и технике без­ опасности.

ЧИ ТАЛЬН О ГО З А Л А

/ 6 3 6 $

Илья Владимирович Петров, Алексей Владимирович Златопольский Макс Давидович Гилула

РЕМОНТ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН,'МЕХАНИЗМОВ

Редактор А. Л. Алексеева. Художественный редактор Т. В. Панина. Художник И. И. Карпиков. Технический редактор Г. Г. Киселева. Корректор Г. Н. Буханова

© Издательство «Высшая школа», 1974 г.

Г л а в а I

ИЗНОС ДЕТАЛЕЙ СТРОИТЕЛЬНЫХ МАШИН

§ 1. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ

ИДОЛГОВЕЧНОСТИ МАШИН

Впроцессе эксплуатации строительных машин их детали постепен­ но изнашиваются, возникают явления усталости, старения, коррозии

итекучести металла, нарушается взаимное расположение деталей, что приводит к постепенной утрате машиной ее первоначальных ха­ рактеристик и к ее полной негодности.

Качество машины с точки зрения ее надежности и долговечности оценивают по следующим основным характеристикам.

Работоспособность машины — это состояние, при котором она способна выполнять заданные функции с параметрами, установлен­ ными требованиями технической документации. Степень работоспо­ собности машины оценивается с помощью показателя «ресурса ра­ ботоспособности», под которым понимается возможная продолжитель­ ность времени работы машины до ее очередного капитального ремонта.

Долговечностью строительной машины называется ее свойство сохранять работоспособность до предельного состояния с необходи­ мыми перерывами на техническое обслуживание и ремонт. Предельное состояние определяют по физическим, экономическим и моральным показателям. Соответственно различают физическую, экономическую и моральную долговечность.

Надежность — это свойство машины выполнять заданные функ­ ции, сохраняя свои эксплуатационные показатели в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки.

Безотказность — свойство машины сохранять работоспособность в течение некоторой наработки без вынужденных перерывов.

Отказ — событие, заключающееся в нарушении ее работоспособ­ ности. Соответственно различают полный и частичный отказ.

Ремонтопригодность — свойство машины, выражающееся в ее приспособленности к предупреждению, обнаружению и устранению отказов и неисправностей путем проведения технического обслужива­ ния и ремонтов.

Изнашивание— процесс разрушения поверхности, приводящий к из­ менению размеров и формы детали, а также качества ее поверхности.

Износ — результат изнашивания, выраженный в изменении раз­ меров и формы детали, а также в состоянии ее поверхности.

Абсолютный износ— абсолютное изменение размеров, объема или

9

массы изношенной детали; соответственно различают линейный, объ­ емный и массовый износ.

Относительный износ — износ, выраженный частным или в про­ центах относительно износа такой же детали, принятой за эталон.

Размерный износ — линейный износ, измеренный в заданном на­ правлении.

Предельный износ— максимальная величина износа, при дости­ жении которой дальнейшая эксплуатация изделия считается недо­ пустимой по техническим или экономическим показателям работы.

Скорость, интенсивность и темп изнашивания — отношение аб­ солютного износа соответственно ко времени изнашивания, к суммар­ ному пути трения и к единице выработки машины.

Износостойкость— свойство материала оказывать сопротивле­ ние изнашиванию.

В связи с тем что долговечность и надежность машин находятся в прямой зависимости от их изнашивания, вопросы-, связанные с ис­ следованием и пониманием процессов, протекающих при изнашивании, являются исключительно актуальными.

По существующей классификации износ бывает механическим, молекулярно-механическим и коррозионно-механическим. В свою очередь, механический износ подразделяется на следующие подвиды: абразивный, гидроабразивный, газоабразивный, эрозионный, устало­ стный и кавитационный. В коррозионно-механическом износе разли­ чают окислительный износ и износ при фреттинг-коррозии.

Абразивное изнашивание — это основной вид изнашивания строи­ тельных машин.

Первые работы по исследованию абразивного изнашивания прово­ дились М. В. Ломоносовым еще в 1752 г. на приборе типа точила.

Дальнейшее развитие науки об изнашивании тесно связано с име­ нами Н. П. Петрова, Н. Е. Жуковского, С. А. Чаплыгина, С. В. Ле­ бедева и др.

Особенно быстрое развитие наука об абразивном изнашивании по­ лучила за последние 20—30 лет.

Наиболее распространена теория абразивного изналіивания проф. М. М. Хрущова. Согласно этой теории наблюдаются следующие типы износных явлений:

пластическое деформирование металла, металл течет, но не отде­ ляется;

металл пластически деформируется и при этом образуется и от­ деляется стружка;

материал выкалывается крупными и мелкими частицами при от­ сутствии пластических деформаций.

§2. ПРИЧИНЫ СНИЖЕНИЯ РАБОТОСПОСОБНОСТИ МАШИН

Врезультате изнашивания деталей машины между ними увеличи­ ваются зазоры, что приводит к резкому ухудшению условий работы

всвязи с повышающейся динамичностью рабочих процессов и ухуд­ шением условий смазки.

6

Изнашивание контактирующих деталей — это следствие их тре­ ния между собой в процессе работы. Трение разделяется на трение скольжения, трение качения и трение качения с проскальзыванием.

В зависимости от наличия между трущимися поверхностями сма­

зочных материалов различают следующие основные виды трения скольжения.

Т р е н и е б е з с м а з к и , под которым понимается трение де­ талей, не разделенных смазочным слоем, как правило, вызывает ин­ тенсивное изнашивание трущихся поверхностей и поэтому совершенно

прилипает к трущимся поверхностям и образует между ними разделительный слой. Толщина этого слоя должна быть больше суммы высот микронеровностей трущихся поверхностей.

Возникновение жидкостного трения хорошо прослеживается на при­ мере пары трения цапфа — вал. Вал под действием силы тяжести при­ жимается к нижнему вкладышу подшипника скольжения, как пока­ зано на рис. 1, а. С началом вращения вала масло из серповидного пространства под ним начинает засасываться под цапфу, смещает ее несколько влево и заставляет как бы всплывать над образовавшимся под ней масляным клином (рис. 1, б). Чем выше скорость вращения, тем больше масла засасывается под цапфу и тем больше центр цапфы приближается к центру вкладыша. Для оптимальной работы под­

шипника зазор выбирается так, чтобы давление в масляном клине было максимальным.

Помимо указанных видов трения скольжения, наблюдаются также промежуточные виды трения: полусухое и полужидкостное. .

Трение качения возникает при перекатывании круглого тела и примерно в 10 раз меньше трения скольжения.

Скорость изнашивания в основном зависит от вида трения. В связи с этим смазка является основным фактором, который обеспечивает долговечность сопрягаемых деталей: изменение вида трения от сухого до полужидкостного и жидкостного уменьшает скорость изнашивания в сотни раз. Таким образом, если при полужидкостном и жидкостном

7

трении создаются нормальные скорости изнашивания, то при гранич­ ном, полусухом и особенно сухом — аварийные скорости изнашивания.

Износостойкость деталей, входящих в соприкосновение с абрази­ вом, зависит от физико-химических свойств материала детали, его структурных свойств, свойств внешней среды, свойств абразива, режимов и условий работы.

Физико-химические свойства. Одним из основных свойств, влияю­ щих на износостойкость металлов, является их твердость, с повыше­ нием которой в условиях чисто абразивного изнашивания растет и из­ носостойкость.

Это положение подтверждается работами проф. М. М. Хрущова, в которых приведена относительная износостойкость сталей, имею­ щих равную, но полученную разными способами (легированием, терми­ ческой обработкой, наклепом) твердость.

Кроме того, на износостойкость металлов влияют такие их физико­ химические свойства, как предел текучести, относительное удлинение, ударная вязкость, химический состав, атомная структура.

Структурные свойства материала. Существует определенная связь между абразивной износостойкостью металлов и типом их структуры. Так, например, для повышения износостойкости наплавочных мате­ риалов рекомендуется добиваться возможно более равномерного рас­ положения карбидов, увеличивать объем карбидной фазы и следить за тем, чтобы их размеры не превышали критических значений, так как присутствие крупных карбидов может привести к их выкрашиванию.

Свойства внешней среды. Жидкая или газообразная среда, в кото­ рой находятся контактирующие тела, оказывает на процесс изнаши­ вания сильное действие, в ряде случаев равное по своему значению другим факторам. С усилением агрессивности внешней среды усили­ вается и процесс изнашивания.

Свойства абразива. Исследование М. М. Хрущовым и М. А. Ба­ бичевым влияния твердости абразива на его изнашивающую способ­ ность показало, что при твердости абразива (На), значительно превы­ шающей твердость металла (Нм), наблюдается прямая зависимость изнашивающей способности абразива от его твердости. Однако при достижении значений порядка На ^ 1,47 Нм эта зависимость нару­ шается в сторону резкого падения изнашивающей способности в связи со снижением режущей способности абразива.

На изнашивающую способность абразива также влияют характер его закрепления и направление действия удара.

Режимы и условия работы. На износостойкость существенно вли­ яют удельные нагрузки и скорости скольжения, С ростом этих фак­ торов износостойкость, как правило, снижается.

§ 3. ВИДЫ ИЗНАШИВАНИЯ

Изнашивание, которое представляет собой следствие длительного воздействия различных факторов при соблюдении необходимых правил обслуживания машины, называется естественным, а его результат —

естественным износом.

8

Изнашивание, протекающее быстро и являющееся результатом плохого ухода, дефектов производства, а также нарушения посадок

На рис. 2 показана кривая, характеризующая в общем виде нара­ стание износа детали. На кривой можно различить три зоны: зона / характеризует ускоренное изнашивание детали в процессе приработки детали, зона 2 относится к периоду ее нормальной работы и соответст­ венно к нормальной скорости изнашива­

При определении долговечности работы деталей необходимо пра­ вильно устанавливать величину предельного износа детали. Выбра­ ковка детали до наступления предельного износа приводит к недоста­ точному использованию ресурса ее работоспособности, а работа детали после достижения ею предельного износа вызывает рост сопротивле­ ний, увеличивает динамичность процесса, рост скорости изнашивания сопряженных деталей и т. д.

Наступление предельного износа детали определяют на основании следующих основных признаков: износ термически обработанного слоя до толщины 0,1—0,2 мм] невозможность применения детали по кон­ структивным соображениям; уменьшение конструктивной прочности;

-резкий рост сопротивлений при работе; сокращение межремонтных сроков ниже.расчетных (для машин).

К основным выбраковочным признакам относят следующие: искажение формы рабочей поверхности (рабочих органов, кулач­

ковых валов двигателей внутреннего сгорания (ДВС), эксцентриков, коленчатых-валов).

9